Ізольована система — це система тіл, яка не одержує і не віддає енергію, а зменшення або збільшення внутрішньої енергії тіл системи відбувається лише внаслідок теплопередачі між тілами цієї системи.
У такому випадку на підставі закону збереження енергії можна стверджувати: Скільки теплоти віддадуть одні тіла системи, стільки ж теплоти одержать інші тіла цієї системи.
Позначимо Q+ кількість теплоти, одержану якимось тілом системи, a Q- — модуль кількості теплоти, відданої якимось тілом цієї системи. Тоді закон збереження енергії для процесу теплопередачі можна записати у вигляді рівняння, яке називають рівнянням теплового балансу:
Це твердження записують формулою:
Формулюється воно так: в ізольованій системі тіл, у якій внутрішня енергія тіл змінюється тільки внаслідок теплопередачі, загальна кількість теплоти, віддана одними тілами системи, дорівнює загальній кількості теплоти, одержаної іншими тілами цієї системи.
Зауважимо, що в наведеній формі рівняння теплового балансу всі доданки є модулями кількості теплоти, тобто є величинами додатними.
Рівняння теплового балансу застосовують для розв’язання низки задач, із якими ми часто маємо справу на практиці.
* Розв'язування задачі на цій сторінці передбачає використання мультимедійної дошки. В підручнику розв'язування задачі на сторінці 38.
Розв’язуючи задачі на складання рівняння теплового балансу, слід пам’ятати: якщо процес теплообміну триватиме достатньо довго, то зрештою встановиться стан теплової рівноваги, тобто температура всіх тіл системи стане однаковою.
Задача. У воду масою 400 г, узяту за температури 20 °С, додали 100 г гарячої води, що має температуру 70 °С. Якою буде температура води? Вважайте, що теплообмін із довкіллям не відбувається.
Аналіз фізичної проблеми. У теплообміні беруть участь два тіла. Віддає енергію гаряча вода: її температура зменшується від 70 °С до кінцевої температури t. Одержує енергію холодна вода: її температура збільшується від 20 °С до t. За умовою, теплообмін із довкіллям не відбувається, тому для розв’язання задачі можна скористатися рівнянням теплового балансу.
